环境相关剂量吡虫啉亚慢性暴露对蛋鸭生化、血液学及器官重量的影响：90天体内暴露研究

《Journal of Applied Poultry Research》：Exposures to Environmental Doses of Imidacloprid Induces Biochemical, Hematological, and Organ Weight Changes in Laying Ducks

　　

吡虫啉（imidacloprid）在广谱害虫治理中显示出显著效果，是泰国作物生产中使用最广泛的杀虫剂。自由放牧蛋鸭（Khaki Campbell x Thai Native）被认为是泰国农业部门具有经济重要性的畜禽；然而，它们通过受污染的水和饲料面临吡虫啉暴露的显著风险。据研究人员所知，尚无关于环境相关水平吡虫啉暴露对鸭潜在影响的报道。因此，本研究旨在通过观察临床症状、测量体重和器官重量、评估生化和血液学参数以及分析血清吡虫啉浓度，考察环境剂量吡虫啉对蛋鸭90天暴露期的临床效应。研究结果表明，每日经口给予环境水平（100–1,000 ng/kg bw/day）和1% LD₅₀值（2.83 mg/kg/day）的吡虫啉90天，未产生临床症状，也未影响蛋鸭的健康状态和体重。然而，暴露导致肝脏重量、天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase, AST）、胆固醇和总蛋白降低，并引起关键电解质水平和白细胞（white blood cell, WBC）计数改变，表明蛋鸭亚慢性摄入吡虫啉可能影响肝细胞功能、免疫细胞计数和电解质平衡。化学分析显示，在大多数采集时间点血清中吡虫啉大多不可检出，可能由于其体内代谢迅速。这提示吡虫啉可能不适合作为蛋鸭亚慢性暴露的生物标志物。未来采用验证性检测，如组织病理学分析和生物标志物基因与蛋白表达评估的研究，可增进对这些发现背后分子机制的理解。

论文主体部分内容总结如下。

研究背景方面，吡虫啉是第一代新烟碱类杀虫剂，通过不可逆结合昆虫烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs）引起过度兴奋、震颤、麻痹和死亡。由于其对昆虫的选择性强于哺乳动物，吡虫啉曾被认为较有机磷、有机氯、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等农药对人群健康更安全；其广谱高效使全球农业销售量迅速扩大，环境分布和残留已在传粉者、鱼、蛙、野生动物和人类中逐步报道。泰国作为农业国，吡虫啉进口和使用显著增加，2010—2018年吡虫啉暴露患者报告增多；农民尿液新烟碱监测中吡虫啉及吡虫啉烯烃水平高于其他新烟碱，但多数患者毒性较轻、死亡率低。已有监测显示，泰国中部9个鸭场的土壤、水、饲料、血清和蛋样品中吡虫啉最常检出，但对蛋消费者无健康风险。鸟类可通过摄食处理种子、昆虫、饵粒、小型水生动物或尸体以及饮用污染水等多途径累积暴露，既往研究报道其可导致行为、生存、内分泌和繁殖异常；例如鸡暴露后出现暂时性神经行为异常，鸣禽迁徙受损，蜂鸟能量消耗降低。自由放牧蛋鸭（Khaki Campbell x Thai Native）是泰国农业系统的重要经济动物，近期证据表明其可直接经污染水和饲料暴露于吡虫啉。虽然绿头鸭的LD₅₀（median lethal dose，半数致死量）为283 mg/kg，提示低急性毒性，但尚无杂交蛋鸭长期暴露影响的报道。因此，研究人员假设环境相关浓度吡虫啉可能影响蛋鸭整体健康，虽不致急性中毒，但可能产生慢性不良影响，故开展90天体内暴露研究。

研究人员以一日龄杂交鸭（Khaki Campbell x Thai Native; Anas platyrhynchos domesticus）为对象，适应4周后将22只雌鸭随机分为对照组、低剂量组、高剂量组和1/100 LD₅₀组，分别经口给予0.03%（v/v）乙醇水、0.0001、0.001和2.83 mg/kg/day吡虫啉90天。研究结论为：环境相关剂量及1% LD₅₀（2.83 mg/kg/day）亚慢性暴露未产生明显临床症状，也未影响健康状态和体重；但肝脏重量、AST、胆固醇、总蛋白和白蛋白降低，电解质水平和WBC计数改变，提示可能存在肝细胞功能、免疫细胞群和酸碱稳态紊乱；血清吡虫啉大多不可检出，提示母体化合物可能不适合作为蛋鸭亚慢性暴露的生物标志物。该研究首次在泰国饲养条件下综合表征吡虫啉对蛋鸭临床体征、体重、相对器官重量、血清生化、血液学指标和电解质平衡的影响，为环境相关吡虫啉暴露的亚慢性生化、血液学和器官重量效应提供了新认识，并提示后续需用组织病理学及生物标志物基因和蛋白表达等验证性研究阐明机制。

关键技术方法概括（不超过250字）：研究于泰国Kasetsart大学兽医学院实验动物中心开展；一日龄杂交鸭（Khaki Campbell x Thai Native; Anas platyrhynchos domesticus）来自商业孵化场，适应4周后22只雌鸭随机分为对照（n=6）、低剂量（n=6）、高剂量（n=6）和1/100 LD₅₀组（n=4）。对照组灌胃0.03%（v/v）乙醇水，暴露组分别给0.0001、0.001和2.83 mg/kg/day吡虫啉90天，剂量依据泰国蛋鸭场水/饲料残留及LD₅₀（283 mg/kg）设定。每日临床观察，每周称重和颈静脉采血；检测红细胞压积（packed cell volume, PCV）、血浆总蛋白、血小板及WBC分类；生化检测尿酸、胆固醇、甘油三酯、白蛋白、AST、Na、K、Cl和葡萄糖；终点称量器官；高效液相色谱（high-performance liquid chromatography, HPLC）测定血清吡虫啉，采用Kruskal–Wallis和Dunn’s检验。

研究结果中，Effect of imidacloprid on body and organ weights, and biochemical parameters：通过90天每周体重记录、终点器官称重及血清生化检测发现，体重、PCV和尿酸在对照组与三个暴露组间无显著差异；高剂量组第11周及1/100 LD₅₀组第11、12周葡萄糖低于对照，1/100 LD₅₀组第4周葡萄糖高于对照；低剂量组第1、2周胆固醇降低；低剂量组和1/100 LD₅₀组第3周甘油三酯升高，1/100 LD₅₀组第13周甘油三酯降低；低剂量组第2、10周总蛋白及第10周白蛋白降低；1/100 LD₅₀组第10、11周AST降低；1/100 LD₅₀组肝脏和肾脏绝对及相对重量低于对照，低剂量组肺相对重量降低，高剂量组肝相对重量降低；脑、卵巢、心、脾、胰、法氏囊、胃和肠重量无显著变化。结论为：该剂量范围内未见明显全身毒性，但生化参数和肝重变化提示可能存在肝细胞影响。

Effect of imidacloprid on acid-base balance：通过每周血清电解质检测发现，Na、K、Na/K比和Cl在暴露组出现时间依赖性变化，尤其高剂量组和1/100 LD₅₀组明显；高剂量组多个时间点Na降低，1/100 LD₅₀组第13周Na升高；高剂量组第6周及1/100 LD₅₀组第7周K降低，高剂量组第11周K升高；高剂量组第11周Na/K比降低，1/100 LD₅₀组第4、7周Na/K比升高；1/100 LD₅₀组第2周Cl降低、第12周Cl升高。结论为：亚慢性暴露后可能存在肾脏酸碱调节功能受损，虽尿酸未变；鉴于家禽酸碱紊乱与产蛋量下降、蛋小和蛋壳变薄有关，提示长期暴露可能影响蛋品质，但本研究在开产前结束。

Effect of imidacloprid on hematological profiles：通过13周WBC分类计数发现，PCV、血小板和淋巴细胞计数无显著变化；高剂量组第9周异嗜性粒细胞降低；1/100 LD₅₀组第10周单核细胞升高、第13周嗜酸性粒细胞降低；低剂量组第5、6周嗜碱性粒细胞升高。结论为：亚慢性吡虫啉摄入可能影响该物种免疫能力，但需转录组、蛋白组和免疫组化研究阐明免疫毒性机制。

Imidacloprid level in duck serum：通过HPLC分析198份暴露鸭血清发现，175份低于检测限（limit of detection, LOD；低于10 ng/mL），低剂量、高剂量和1/100 LD₅₀组仅少量样品检出吡虫啉。结论为：多数血清样品不可检出，可能反映分析方法灵敏度不足或吡虫啉在现有给药方案下快速代谢和排泄；依赖母体化合物检测可能低估真实暴露，吡虫啉代谢物可能为更敏感可靠的暴露指标。

讨论部分中，Comparison of in vivo exposure studies and limitations of this study：与既往高剂量、短程研究不同，本研究采用更低剂量和更长时程，差异可能源于给药方案、暴露时程、给药途径以及种属、年龄和性别等设计因素。鸟类可快速清除吡虫啉，报道消除半衰期为2.1—14小时；家禽主要代谢物包括羟基化形式、desnitro-imidacloprid、吡虫啉烯烃、6-氯烟酸和吡虫啉脲，鸭肝对desnitro-imidacloprid的细胞色素P450依赖硝基还原清除相对较高。研究局限包括：未检测乙酰胆碱酯酶活性和脑内吡虫啉水平；实验设计未完全模拟多种新烟碱及其他环境污染物共暴露；需组织病理学、生物标志物基因/蛋白表达谱及液相色谱-串联质谱（liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS）检测痕量血清吡虫啉以阐明分子通路；未检测肌肉、皮肤、肝、肠和肾等可食组织残留。

研究结论翻译：1. 当前研究结果表明，蛋鸭亚慢性暴露于环境相关剂量吡虫啉未产生明显临床症状。然而，肝脏重量、AST、胆固醇、总蛋白和白蛋白降低，以及电解质水平和WBC计数改变，提示可能存在肝细胞功能、免疫细胞群和酸碱稳态紊乱。2. 本研究为环境相关吡虫啉暴露对蛋鸭的亚慢性生化、血液学和器官重量效应提供了新认识。